CN110107442A - 一种微型水力发电装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微型水力发电装置及方法，它包括机架，所述机架上通过轴承座依次平行安装有用于固定叶轮组件的第一叶轮主轴、第二叶轮主轴和第三叶轮主轴；所述机架的进水端安装有升降水闸，并在升降水闸的两侧对称布置有斜导水板；所述第一叶轮主轴通过链条传动箱以及链轮变速机构与发电机相连并驱动其发电；所述第一叶轮主轴和第二叶轮主轴之间通过第一链传动机构相连，所述第二叶轮主轴和第三叶轮主轴之间通过第二链传动机构相连。此水力发电装置充分的利用河道和沟渠的水利资源进行发电作业，在一定程度上补充了电力来源，提高了水利资源的利用率。

Description

一种微型水力发电装置及方法
技术领域
本发明涉及水利发电领域，特别是涉及微型水利发电机及方法。
背景技术
随着科技时代的来临，电的需求量呈逐渐递增的趋势，目前为止，发电的方式主要以火力发电方式、核电方式以及水力发电方式为主，但火力发电方式和核电方式分别存在大气污染和安全方面问题，在以堤坝为代表的水力发电方式的情况下，存在因堤坝建设而产生被水淹没的地方的问题和改变周边地区气候的环境问题。
在水力发电方式的情况下，为了实现顺畅的供电，以确保充分的水量为前提。河道和沟渠的水利资源也没有得到充分的利用。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种微型水力发电装置及方法，此水力发电装置充分的利用河道和沟渠的水利资源进行发电作业，在一定程度上补充了电力来源，提高了水利资源的利用率。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种微型水力发电装置，它包括机架，所述机架上通过轴承座依次平行安装有用于固定叶轮组件的第一叶轮主轴、第二叶轮主轴和第三叶轮主轴；所述机架的进水端安装有升降水闸，并在升降水闸的两侧对称布置有斜导水板；所述第一叶轮主轴通过链条传动箱以及链轮变速机构与发电机相连并驱动其发电；所述第一叶轮主轴和第二叶轮主轴之间通过第一链传动机构相连，所述第二叶轮主轴和第三叶轮主轴之间通过第二链传动机构相连。
所述机架采用型钢材料拼装焊接而成。
所述叶轮组件包括安装在叶轮主轴上的多个叶轮套筒，所述叶轮套筒的外壁上均布安装有多根叶片安装杆，所述叶片安装杆上固定安装有叶片。
所述升降水闸上与丝杆传动机构相连并启动其沿着升降导向板升降；所述丝杠传动机构包括竖直固定在机架上的丝杆，所述丝杆与固定在升降水闸侧壁上的螺母套构成丝杆传动，在丝杆的顶端安装有用于驱动丝杆转动的手轮。
所述链轮变速机构包括通过轴承座支撑在机架顶部的第一主轴和第二主轴，所述第一主轴上安装有第一链轮，所述第一链轮通过链条与安装在第二主轴上的第二链轮啮合传动，所述第二主轴上同时安装有第三链轮，所述第三链轮通过链条与安装在发电机主轴上的第四链轮啮合传动；所述第一主轴通过链条传动箱与第一叶轮主轴啮合传动。
所述第一链传动机构包括固定在第一叶轮主轴上的第五链轮和固定在第二叶轮主轴上的第六链轮；所述第五链轮和第六链轮之间通过链条啮合传动。
所述第二链传动机构包括固定在第二叶轮主轴上的第七链轮和固定在第三叶轮主轴上的第八链轮，所述第七链轮和第八链轮之间通过链条啮合传动，并在两者之间设置有张紧链轮，所述张紧链轮通过链轮支架固定在机架的顶部。
所述发电机与电控箱相连。
所述机架的底部安装有底板；在安装发电装置时，所述底板与河道或者沟渠的河床贴合。
采用所述微型水力发电装置进行发电的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤1：选择适合的河道或者沟渠，保证其水流可以达到20cm以上的位置；
步骤2：将水力发电装置整体安装在河道或者沟渠位置，并保证其底板与河床底部贴合；
步骤3：展开位于进水端的斜导水板，使得水流进入到水力发电装置内部；
步骤4：根据水位和需要的水流量，手动的转动升降水闸的升降手轮，通过手轮带动丝杆转动，进而通过丝杆驱动安装在升降水闸侧壁上的螺母套，进而带动升降水闸进行升降以调节进水高度，达到最佳的进水量；
步骤5：水流经过第一叶轮主轴、第二叶轮主轴和第三叶轮主轴的叶轮组件，并带动叶片以及相应的叶轮主轴转动；
步骤6：第一叶轮主轴将动力通过链条传动箱以及链轮变速机构传递给发电机，并驱动发电机工作进行发电，发出的电通过电控箱转化为市电，以供应电能；
步骤7：第二叶轮主轴和第三叶轮主轴的动力则通过第一链传动机构和第二链传动机构传递给第一叶轮主轴，进而保证了动力的稳定输出。
本发明有如下有益效果：
1、通过采用上述结构的水力发电装置，其主要安装在河道或者沟渠，通过水流推动第一叶轮主轴、第二叶轮主轴和第三叶轮主轴上叶轮组件，再由第一叶轮主轴通过链条传动箱和链轮变速机构带动发电机，进而通过发电机进行发电。进而提高了水资源的利用率，提高了发电效率。
2、通过上述的升降水闸能够用于调节水的高度和流量，进而达到最佳的发电效果。
3、通过上述的链轮变速机构其主要是为了增加转速，进而保证发电机的正常工作。
4、通过电控箱，可以显示实时充电电量和转换成市电，在水压不足的情况下可以自动刹车断电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的第一视角三维。
图2为本发明的第二视角三维。
图3为本发明的主视图。
图4为本发明的仰视图。
图5为本发明的右视图。
图中：升降导向板1、升降水闸2、第一叶轮主轴3、机架4、链条传动箱5、固定叶轮组件6、第二叶轮主轴7、第七链轮8、链轮支架9、张紧链轮10第三叶轮主轴11、第八链轮12、发电机13、第四链轮14、第一链轮15、第一主轴16、第三链轮17、第二主轴18、第二链轮19、斜导水板20、第六链轮21、第五链轮22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-5，一种微型水力发电装置，它包括机架4，所述机架4上通过轴承座依次平行安装有用于固定叶轮组件6的第一叶轮主轴3、第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11；所述机架4的进水端安装有升降水闸2，并在升降水闸2的两侧对称布置有斜导水板20；所述第一叶轮主轴3通过链条传动箱5以及链轮变速机构与发电机13相连并驱动其发电；所述第一叶轮主轴3和第二叶轮主轴7之间通过第一链传动机构相连，所述第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11之间通过第二链传动机构相连。通过采用上述结构的水力发电装置，其主要安装在河道或者沟渠，通过水流推动第一叶轮主轴3、第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11上叶轮组件6，再由第一叶轮主轴3通过链条传动箱5和链轮变速机构带动发电机13，进而通过发电机13进行发电。
而第一链传动机构和第二链传动机构主要是将后两级的动力传递给第一叶轮主轴3，进而通过第一叶轮主轴3以及链轮变速机构增加转速之后驱动发电机13，进而通过发电机13进行发电。进而提高了水资源的利用率，提高了发电效率。
进一步的，所述机架1采用型钢材料拼装焊接而成。通过型钢材料焊接而成，大大的提高了其制作效率，降低了装置成本。
进一步的，所述叶轮组件6包括安装在叶轮主轴上的多个叶轮套筒25，所述叶轮套筒25的外壁上均布安装有多根叶片安装杆24，所述叶片安装杆24上固定安装有叶片23。通过上述的叶轮组件6能够在水流的推动下带动相应的叶轮主轴转动。
进一步的，所述升降水闸2上与丝杆传动机构相连并启动其沿着升降导向板1升降；所述丝杠传动机构包括竖直固定在机架4上的丝杆，所述丝杆与固定在升降水闸2侧壁上的螺母套构成丝杆传动，在丝杆的顶端安装有用于驱动丝杆转动的手轮。通过上述的升降水闸2能够用于调节水的高度和流量，进而达到最佳的发电效果，在使用过程中，当需要调节升降水闸2的高度时，手动的转动手轮，通过手轮带动丝杆转动，再由丝杆与螺母套相配合，进而通过螺母套带动与之相连的升降水闸2进而对进水量和进水高度进行调节。
进一步的，所述链轮变速机构包括通过轴承座支撑在机架4顶部的第一主轴16和第二主轴18，所述第一主轴16上安装有第一链轮15，所述第一链轮15通过链条与安装在第二主轴18上的第二链轮19啮合传动，所述第二主轴18上同时安装有第三链轮17，所述第三链轮17通过链条与安装在发电机13主轴上的第四链轮14啮合传动；所述第一主轴16通过链条传动箱5与第一叶轮主轴3啮合传动。通过上述的链轮变速机构其主要是为了增加转速，进而保证发电机13的正常工作，在工作过程中，通过第一叶轮主轴3以及链条传动箱5驱动第一主轴16，再由第一主轴16驱动第一链轮15，进而通过第一链轮15驱动第二链轮19，并由第二链轮19带动第二主轴18，最终通过第二主轴18驱动第三链轮17，进而通过第三链轮17以及链条驱动第四链轮14，最终驱动发电机13。
进一步的，所述第一链传动机构包括固定在第一叶轮主轴3上的第五链轮22和固定在第二叶轮主轴7上的第六链轮21；所述第五链轮22和第六链轮21之间通过链条啮合传动。通过上述的结构能够将第二叶轮主轴7的动力传递给第一叶轮主轴3，工作过程中，通过第二叶轮主轴7驱动第六链轮21，再由第六链轮21驱动第六链轮21，进而通过第六链轮21带动第一叶轮主轴3。
进一步的，所述第二链传动机构包括固定在第二叶轮主轴7上的第七链轮8和固定在第三叶轮主轴11上的第八链轮12，所述第七链轮8和第八链轮12之间通过链条啮合传动，并在两者之间设置有张紧链轮10，所述张紧链轮10通过链轮支架9固定在机架4的顶部。通过上述的结构能够将第三叶轮主轴11的动力传递给第二叶轮主轴7，工作过程中，第三叶轮主轴11驱动第八链轮12，再由第八链轮12驱动第七链轮8，进而由第七链轮8驱动第二叶轮主轴7。
进一步的，所述发电机13与电控箱相连。通过电控箱，可以显示实时充电电量和转换成市电，在水压不足的情况下可以自动刹车断电。
进一步的，所述机架4的底部与河床表面贴合，进而有效的避免了河道的淤堵。
进一步的，所述机架4的底部安装有底板26；在安装发电装置时，所述底板26与河道或者沟渠的河床贴合。
实施例2：
采用所述微型水力发电装置进行发电的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤1：选择适合的河道或者沟渠，保证其水流可以达到20cm以上的位置；
步骤2：将水力发电装置整体安装在河道或者沟渠位置，并保证其底板26与河床底部贴合；
步骤3：展开位于进水端的斜导水板20，使得水流进入到水力发电装置内部；
步骤4：根据水位和需要的水流量，手动的转动升降水闸2的升降手轮，通过手轮带动丝杆转动，进而通过丝杆驱动安装在升降水闸2侧壁上的螺母套，进而带动升降水闸2进行升降以调节进水高度，达到最佳的进水量；
步骤5：水流经过第一叶轮主轴3、第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11的叶轮组件6，并带动叶片23以及相应的叶轮主轴转动；
步骤6：第一叶轮主轴3将动力通过链条传动箱5以及链轮变速机构传递给发电机13，并驱动发电机13工作进行发电，发出的电通过电控箱转化为市电，以供应电能；
步骤7：第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11的动力则通过第一链传动机构和第二链传动机构传递给第一叶轮主轴3，进而保证了动力的稳定输出。
本发明的工作过程和原理：
首先，将整个发电装置安装在河道或者沟渠，保证其水流可以达到20cm以上即可，然后，根据水位和流量，调节升降水闸2的高度，在调节过程中，只需要转动手轮，通过手轮带动丝杆，再由丝杆带动与之配合的螺母套，进而通过螺母套带动与之配合的升降水闸2，以调节其高度，对进水量进行调节；同时将斜导水板20展开，使得水流进人到发电装置内部；随后，水流经过第一叶轮主轴3、第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11并推动相应的叶轮组件6，进而通过水动力推动各自的叶轮主轴转动，而通过第二叶轮主轴7和第三叶轮主轴11的动力将通过第一链传动机构和第二链传动机构同步的传递给第一叶轮主轴3，最终通过第一叶轮主轴3将动力通过链条传动箱5以及链轮变速机构传递给发电机13，进而通过发电机13进行发电，发电机13的电能通过电控箱转换成市电以供应市民使用。

Claims (10)

1.一种微型水力发电装置，其特征在于：它包括机架（4），所述机架（4）上通过轴承座依次平行安装有用于固定叶轮组件（6）的第一叶轮主轴（3）、第二叶轮主轴（7）和第三叶轮主轴（11）；所述机架（4）的进水端安装有升降水闸（2），并在升降水闸（2）的两侧对称布置有斜导水板（20）；所述第一叶轮主轴（3）通过链条传动箱（5）以及链轮变速机构与发电机（13）相连并驱动其发电；所述第一叶轮主轴（3）和第二叶轮主轴（7）之间通过第一链传动机构相连，所述第二叶轮主轴（7）和第三叶轮主轴（11）之间通过第二链传动机构相连。
2.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述机架（1）采用型钢材料拼装焊接而成。
3.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述叶轮组件（6）包括安装在叶轮主轴上的多个叶轮套筒（25），所述叶轮套筒（25）的外壁上均布安装有多根叶片安装杆（24），所述叶片安装杆（24）上固定安装有叶片（23）。
4.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述升降水闸（2）上与丝杆传动机构相连并启动其沿着升降导向板（1）升降；所述丝杠传动机构包括竖直固定在机架（4）上的丝杆，所述丝杆与固定在升降水闸（2）侧壁上的螺母套构成丝杆传动，在丝杆的顶端安装有用于驱动丝杆转动的手轮。
5.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述链轮变速机构包括通过轴承座支撑在机架（4）顶部的第一主轴（16）和第二主轴（18），所述第一主轴（16）上安装有第一链轮（15），所述第一链轮（15）通过链条与安装在第二主轴（18）上的第二链轮（19）啮合传动，所述第二主轴（18）上同时安装有第三链轮（17），所述第三链轮（17）通过链条与安装在发电机（13）主轴上的第四链轮（14）啮合传动；所述第一主轴（16）通过链条传动箱（5）与第一叶轮主轴（3）啮合传动。
6.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述第一链传动机构包括固定在第一叶轮主轴（3）上的第五链轮（22）和固定在第二叶轮主轴（7）上的第六链轮（21）；所述第五链轮（22）和第六链轮（21）之间通过链条啮合传动。
7.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述第二链传动机构包括固定在第二叶轮主轴（7）上的第七链轮（8）和固定在第三叶轮主轴（11）上的第八链轮（12），所述第七链轮（8）和第八链轮（12）之间通过链条啮合传动，并在两者之间设置有张紧链轮（10），所述张紧链轮（10）通过链轮支架（9）固定在机架（4）的顶部。
8.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述发电机（13）与电控箱相连。
9.根据权利要求1所述一种微型水力发电装置，其特征在于：所述机架（4）的底部安装有底板（26）；在安装发电装置时，所述底板（26）与河道或者沟渠的河床贴合。
10.采用权利要求1-9任意一项所述微型水力发电装置进行发电的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤1：选择适合的河道或者沟渠，保证其水流可以达到20cm以上的位置；
步骤2：将水力发电装置整体安装在河道或者沟渠位置，并保证其底板（26）与河床底部贴合；
步骤3：展开位于进水端的斜导水板（20），使得水流进入到水力发电装置内部；
步骤4：根据水位和需要的水流量，手动的转动升降水闸（2）的升降手轮，通过手轮带动丝杆转动，进而通过丝杆驱动安装在升降水闸（2）侧壁上的螺母套，进而带动升降水闸（2）进行升降以调节进水高度，达到最佳的进水量；
步骤5：水流经过第一叶轮主轴（3）、第二叶轮主轴（7）和第三叶轮主轴（11）的叶轮组件（6），并带动叶片（23）以及相应的叶轮主轴转动；
步骤6：第一叶轮主轴（3）将动力通过链条传动箱（5）以及链轮变速机构传递给发电机（13），并驱动发电机（13）工作进行发电，发出的电通过电控箱转化为市电，以供应电能；
步骤7：第二叶轮主轴（7）和第三叶轮主轴（11）的动力则通过第一链传动机构和第二链传动机构传递给第一叶轮主轴（3），进而保证了动力的稳定输出。
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CN110777741A (zh) * 2019-10-18 2020-02-11 河海大学 一种兼顾发电的水闸

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